Perfusion pulmonaire par
soustraction en angioscanner pour le
diagnostic d’embolie pulmonaire(EP)
Simon Coat1, Brieg Dissaux1,
Julien Ognard1,2, Jean-Christophe Gentric1,3,
Karim Haioun4, Pierre-Yves Le Roux3,5,
Michel Nonent1,3
1. Service de Radiologie, Hôpital de la Cavale Blanche, CHRU de Brest
2. LaTIM (Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale, Inserm UMR 1101)
3. GETBO (Groupe d’Etude de la Thrombose de Bretagne Occidentale, EA 3878)
4. Canon MedicalSystemsFrance, CT division
5. Service de Médecine Nucléaire, CHRU de Brest
Introduction
• Les stratégies diagnostiques de l’embolie
pulmonaire (EP) reposent sur la probabilité
clinique, le dosage des D-dimères et les examens
d’imagerie
• Les techniques d’imagerie validées pour le
diagnostic d’EP sont la scintigraphie planaire et
l’angioscanner, rendant presque toujours inutile
le recours à l’angiographie pulmonaire
• Chacune de ces deux techniques présentent des
inconvénients, rendant utiles leur amélioration
Introduction
• La tomoscintigraphie permet d’améliorer les
performances diagnostiques de la
scintigraphie en permettant l’absence de
superposition, une meilleure localisation et
une meilleure caractérisation des lésions
• L’angioscanner est beaucoup plus souvent
conclusif que la scintigraphie mais est plus
irradiant et, contrairement à elle, n’apportait
pas jusqu’à récemment de renseignement sur
la perfusion pulmonaire
Bajc M et al : EANM guidelines for ventilation/perfusion scintigraphy : Part 1. Pulmonary imaging with ventilation/perfusion single photon
emission tomography. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2009;36:1356-1370
Le Roux PY et al : Pulmonary scintigraphy for the Diagnosis of Acute Pulmonary Embolism : a survey of cirrent practices in Australia, Canada, and
France. Journal of Nuclear Medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine 2009;50:1999-2007
Tomoscintigraphie pulmonaire
Ventilation
Perfusion
Embolie pulmonaire avec atteinte perfusionnelle estimée à environ 35 %
Perfusion pulmonaire et angioscanner
• L’angioscanner simple énergie est un examen de
routine pour le diagnostic d’EP, simple et robuste,
mais uniquement morphologique
• De nouvelles techniques d’angioscanner utilisant
la double énergie(DECT) et la soustraction sont
désormais disponibles
• Ces nouvelles techniques cherchent à analyser
l’état perfusionnel du poumon en une acquisition
en effectuant une Cartographie d’IODE (iodine
map)
– Ces techniques améliorent-elles les performances
diagnostiques?
Perfusion pulmonaire et angioscanner
• Plusieurs études ont montré l’intérêt de l’étude
de la perfusion pulmonaire en scanner dans
l’HTAP post-embolique, notamment l’étude de
Tamura qui utilisait la soustraction
• Peut-on étendre l’intérêt de ces techniques au
diagnostic d’embolie pulmonaire aiguë et
comment?
Tamura M et al : Diagnostic accuracy of lung subtraction iodine mapping CT for the evaluation of pulmonary perfusion in patients with chronic
thromboembolic pulmonary hypertension: correlation with perfusion SPECT/CT. International Journal of Cardiology 2017;36:1356-1370
ETUDE MORPHOLOGIQUE ET DE LA PERFUSION
DOUBLE ENERGIE OU SOUSTRACTION ?
Imagerie d’iode ( iodine maps)
• Répartition de la concentration locale en iode
après injection de contraste
• Soit en double énergie (dual energy CT, DECT)
• Soit par soustraction (acquisition sans et avec
injection) en une apnée ou en deux apnées.
• Hypothèse : l’étude la perfusion augmenterait
la sensibilité de détection des EP distales +++
Lu GM et al : Dual-energy computed tomography i n pulmonary embolism. Br J Radiol 2010; 83: 707-718
Thieme SF et al : Dual Energy CT lung perfusion imaging–correlation with SPECT/CT. Eur J Radiol 2012; 81:360-365
Tamura M et al : Diagnostic accuracy of lung subtraction iodine mapping CT for the evaluation of pulmonary perfusion in patients with chronic
thromboembolic pulmonary hypertension : correlation with perfusion SPECT/CT. Int J Cardiol 2017; 36: 1356-1370
Imagerie de perfusion
ou cartographie de l’iode ?
• On parle de « perfusion » pulmonaire, mais il s’agit
plutôt d’une « photo » du poumon à un instant T au
temps artériel pulmonaire.
• C’est donc en réalité une cartographie de l’iode à un
instant T de l’acquisition et qui reflète le volume de la
microcirculation.
• Elle diffère de la médecine nucléaire qui utilise des
macro-agrégats, s’arrêtant aux artérioles
pulmonaires.
Hutt A, Giordano J, Faivre JB, Rémy J, Rémy-Jardin M. Comment je fais un scanner double énergie pour embolie pulmonaire aiguë. Journal
d’Imagerie Diagnostique et Interventionnelle (JIDI) 2018; 1: 88-91
DECT vs Soustraction
L’avantage de la soustraction serait l’exploitation possible de tout le signal de l’Iode. La rapport Contraste sur Bruit
(CNR) serait jusqu’à 3,3 fois supérieur à une acquisition comparable en double énergie, qui est limitée par la
différence d’atténuation et donc de densités Hounsfield entre les deux acquisitions aux deux kilovoltages.
Cet avantage théorique reste toutefois à démontrer sur des études cliniques (note perso).
Source : Toshiba/Canon Medical Systems Corporation & Pr M Prokop
DECT vs Soustraction
• La soustraction exploite l’intégralité du signal de
l’iode.
• De récentes études démontrent un meilleur
contraste et une meilleure discrimination des détails
inférieurs à 10mm de la technique par soustraction
par rapport à la DECT.
• Le rapport signal/bruit (RSB) des deux techniques
(DECT et soustraction) est comparable avec peut-être
un RSB meilleur de la soustraction pour les lobes
supérieurs.
Grob D et al. Pulmonary embolism-induced perfusion defects on iodine maps : quantitative comparison of dual-energy CT and subtraction CT.
Communication ECR 2018
Baerends E et al. Comparing dual energy CT and subtraction CT on a phantom: which one provides the best contrast in iodine maps for subcentimetre details? European Radiology 2018; May 28 (epub ahead of print)
Scanner double énergie
(Hutt, JIDI 2018)
•
Son intérêt est double : choix d’images en basse énergie pour optimiser
l’atténuation de l’iode et mieux voir les caillots et étude de la captation iodée pour
obtenir une image de « perfusion » pulmonaire
THROMBUS
DEFECTS DE PERFUSION
Images tirées de l’article : Hutt A, Giordano J, Faivre JB, Rémy J, Rémy-Jardin M.
Comment je fais un scanner double énergie pour embolie pulmonaire aiguë.
Journal d’Imagerie Diagnostique et Interventionnelle (JIDI) 2018; 1: 88-91
Technique de la soustraction
• 2 acquisitions:
– La 1ère non injectée (masque)
– Suivi d’une 2ème injectée exactement comme un scanner
« simple » énergie
• 50cc de produit de contraste en double canon pour
l’injection. A la différence de la double énergie, il n’est pas
possible en soustraction de trop diminuer le volume injecté. Meier
(2016) a pu montrer que la réalisation d’un angioscanner de bonne
qualité était possible en double énergie en injectant 6 g d’Iode (soit
15 ml d’un contraste à 400 mg I/ml) mais cette étude considérait
uniquement l’analyse morphologique et non la perfusion.
• Même kilovoltage pour les deux acquisitions (100 kV)
Meier A et al : Dual Energy CT Pulmonary Angiography with 6g Iodine-A Propensity Score-Matched Study. PLoS ONE 2016; 11(12): e0167214
Soustraction
M. Brink, A. Verschoor, Y. Heijdra, C. Schaefer, M. Prokop . Subtraction techniques enable single-energy iodine mapping of pulmonary perfusion:
An educational exhibit. ECR 2014
Technique de la soustraction
• La technique de soustraction pulmonaire isole le
signal de l’iode et affiche le résultat sous la
forme d’une superposition de couleurs.
• Reconstruction automatique des cartographies
d’iode, en MPR épais 5mm dans les trois plans.
• Reconstructions lues de manière qualitative, en
l’absence d’outil actuellement disponible (ou
fiable) de calcul volumétrique des défects de
perfusion.
Soustraction-cartographie couleur
Technique de la soustraction
• En une apnée, ou en 2 apnées entre les 2
acquisitions
• Nécessité d’un algorithme performant de recalage 3D
élastique, développé par Canon (Toshiba), permettant de
compenser les mouvements entres les deux acquisitions
(compensation des mouvements respiratoires avec une
erreur résiduelle de moins d’1 mm, Grob 2018)
• Actuellement, réalisation de 2 apnées
systématiquement car plus adaptée en pratique
courante chez des patients ayant souvent des
difficultés respiratoires
Grob D et al. Subtraction CT of the lungs : accuracy of motion correction software. Communication ECR 2018
Paramètres de qualité
• Energie des photons X. 100 kV semble être le
meilleur compromis pour un bon contraste et une
bonne finesse pour l’étude du parenchyme
pulmonaire. Dans notre expérience une acquisition à
80 kV ne permet pas d’obtenir une qualité
reproductible.
• Le meilleur temps d’injection semble être le moment
où les veines pulmonaires commencent à être
opacifiées. En fonction de l ’état général du patient
(fréquence cardiaque, respiratoire) la reproductibilité
peut toutefois être mise en défaut.
LA SOUSTRACTION EN IMAGES…
CANON (TOSHIBA) AQUILION ONE, HÔPITAL DE LA CAVALE BLANCHE CHRU DE BREST
EP aiguë proximale
Autre exemple d’embolie
pulmonaire, avec thrombus proximal
gauche (flèche), et des défects de
perfusion bien visibles dans le
territoire de plusieurs segmentaires
gauches sur la cartographie d’iode
(étoiles)
EP aiguë segmentaire
Thrombus visible dans les segmentaires du lobe moyen (flèche), avec hypoperfusion
d’aval visible sur la cartographie d’iode
HTAP post-embolique :
la mosaïque perfusionnelle
Artère de taille normale
Hypoperfusion d’aval bien visible
Aspect en arbre mort,
artère de petit calibre séquellaire
Exemple chez un patient ayant une hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) postembolique connue.
Interprétation des défects
• L’interprétation de l’imagerie d’iode requière une attention
particulière car elle est soumise à de nombreux facteurs
pouvant générer des « pseudo-défects » ou des défects
réels mais liés à une autre cause qu’une EP
– Gradient antéro-postérieur
– Artefacts de durcissement du faisceau (beam hardening) et
artefacts d’atténuation photonique (photon starvation) aux apex
– Artefacts de mouvement notamment près du cœur et du
diaphragme
– Redistribution vasculaire (« poumon cardiaque »)
– Défects en rapport avec une bronchopathie chronique
– Shunt systémico-pulmonaire modifiant la perfusion locale
Gradient antéro-postérieur
• La répartition de l’iode
dans les poumons n’est
pas uniforme, notamment
en raison d’un arbre
vasculaire à dominance
plutôt postérieure
qu’antérieure et plutôt
inférieure que supérieure
(en conditions normales)
• D’où notamment un
gradient de « perfusion »
antéro-postérieur
Artefacts
Pseudo-défects liés à des artefacts de durcissement du faisceau
dus au produit de contraste concentré dans les veines brachiocéphaliques et cave supérieure.
Redistribution vasculaire
vers les sommets
stade 1 du « poumon cardiaque »(insuffisance cardiaque gauche)
La redistribution est clairement visible sur l’imagerie de «perfusion »
Impact des pathologies bronchiques
sur la perfusion pulmonaire
L’atteinte des voies aériennes dans de nombreuses
pathologies comme la BPCO, s’accompagne d’une
inflammation avec épaississement et production de
mucus, et peut entraîner une vasoconstriction reflexe
des artérioles dans le territoire incriminé. Il en résulte
un territoire moins vascularisé pouvant se voir sur une
cartographie d’iode.
Emphysème
Dans l’emphysème évolué, on retrouve logiquement un retentissement sur
la cartographie d’iode, par raréfaction de la trame parenchymateuse et
vasculaire
Défect Perfusionnel
Cartographie d’iode montrant des zones d’hypoperfusion avec une prédominance
en base droite
Défect Perfusionnel (suite)
Même patient. Les images natives, de qualité moyenne, ne retrouvent pas de
thrombus dans les artères pulmonaires. Epanchement pleural et troubles
ventilatoires en base droite. Pas d’explication claire au défect de perfusion
(bronchopneumopathie probable) .
BPCO
Patient de 60 bronchopathe, épaississement des parois bronchiques. Pas de
défect endoluminal visible dans les artères bronchiques. Aspect de poumon en
« mosaïque » en fenêtre parenchymateuse . En imagerie d’iode, on retrouve la
même sémiologie.
BPCO (suite)
Même patient, en coupes coronales
ET QUAND LES ARTÈRES
BRONCHIQUES S’EN MÊLENT ?…
Suspicion d’EP (cancer BP connu, LID)
Qu’en pensez-vous ?
Interprétation : EP récente base droite
Même patient,
Image d’iode en soustraction :
compatible avec un défect perfusionnel en base droite
(+ KBP en situation paramédiane) : EP confirmée ?
Mais…shunt systémico-pulmonaire intratumoral générant un artéfact de flux
…et temps plus tardif montrant
l’opacification des branches basales
Il est conclu à
l’absence
D’EMBOLIE
PULMONAIRE
(mais un shunt systémicopulmonaire antérograde de
« suppléance » est aussi possible
dans une authentique EP et il
modifiera la perfusion d’aval)
MAIS AU FAIT, AI-JE VRAIMENT
BESOIN DE LA SOUSTRACTION?…
…La soustraction
versus image native « travaillée »
Valeur ajoutée de la soustraction ?
Image de cartographie d’iode par méthode
de soustraction
Acquisition native, non soustraite,
filtre mou, minMIP 5mm,
en serrant la fenêtre
= superposition des défects. Les zones d’oligémie sont visibles en minMIP.
Dans ce cas, la soustraction n’apporte pas d’information supplémentaire bien
qu’elle semble montrer les zones d’hypoperfusion avec plus de contraste
Apport de la soustraction, évaluation
• Plusieurs pistes possibles:
– Etude de la perfusion pulmonaire dans les pathologies chroniques des
artères pulmonaires : HTAP, CPC-PE, sténose pulmonaire... La
cartographie de l’iode peut-elle faire aussi bien qu’une scintigraphie
pulmonaire?
– Apport de la perfusion pulmonaire dans le diagnostic de l’EP aiguë :
peut-on améliorer, grâce à la perfusion, la performance de
l’angioscanner pour le diagnostic des EP distales ?
– Calcul de la volumétrie des défects de perfusion permettant d’établir
un index de sévérité de l’EP à partir d’une imagerie de perfusion. Un
calcul fiable de la volumétrie suppose un examen d’excellente qualité
avec une délimitation nette des défects de perfusion, ce qui n’est pas
toujours le cas.
Apport de la soustraction, études
• Etude de Tamura sur la corrélation entre le perfusion SPECT et la
soustraction dans le CPC post-EP. L’étude conclut que c’est une bonne
technique pour l’évaluation de la perfusion pulmonaire au niveau
segmentaire dans cette pathologie, avec une précision plus importante
par rapport à un simple angioscanner. Cependant, l’étude de noninfériorité par rapport au SPECT n’a pas été réalisée.
• Etude en cours: PASEP (Brest). Etude monocentrique comparant la
soustraction pulmonaire en TDM à la tomoscintigraphie pour la recherche
d’embolie pulmonaire: les défects de perfusion sont ils superposables ?
• Les études sur cette technique de soustraction vont dépendre également
de la qualité d’injection des angioscanners : une acquisition plus tardive
avec une opacification de l’aorte, donc des artères bronchiques, va-t-elle
par exemple fausser le résultat ?
Tamura M et al : Diagnostic accuracy of lung subtraction iodine mapping CT for the evaluation of pulmonary perfusion in patients with chronic
thromboembolic pulmonary hypertension: correlation with perfusion SPECT/CT. International Journal of Cardiology 2017;36:1356-1370
Conclusion
L’étude de la « perfusion » pulmonaire en soustraction peut
être considérée plus comme une étude de la distribution
parenchymographique de l’iode à un temps T.
Le résultat est dépendant de nombreux paramètres, certains
techniques et d’autres liés au patient, rendant pour l’instant
l’analyse souvent difficile.
Ces nouvelles techniques d’imagerie de cartographie d’iode du
poumon doivent faire l’objet d’une évaluation pour démontrer
leur pertinence et leur gain diagnostique dans l’EP aiguë, en
complément de l’analyse morphologique habituelle, et leur
éventuelle possibilité de quantification des défects
perfusionnels.
